染色體數(shù)量錯(cuò)誤是細(xì)胞可能發(fā)生的最糟糕的事情之一。如果在細(xì)胞分裂過程中出現(xiàn)問題，可能會(huì)發(fā)生染色體數(shù)量的錯(cuò)誤，并且可能導(dǎo)致不孕，流產(chǎn)，先天缺陷或癌癥的發(fā)生。據(jù)估計(jì)，有30％的流產(chǎn)是由于胚胎細(xì)胞中染色體數(shù)目不正確造成的。

“了解這些基本的生物學(xué)機(jī)制如何發(fā)揮作用非常重要，這樣我們才能理解當(dāng)它們出錯(cuò)時(shí)會(huì)發(fā)生什么，”加州大學(xué)圣克魯茲分校，細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)副教授Bhalla說。 “我們知道染色體數(shù)量不正確會(huì)導(dǎo)致遺傳性疾病和出生缺陷的發(fā)生。了解這種情況的發(fā)生機(jī)制能夠幫助我們預(yù)防或進(jìn)行積極的診斷。”

她研究的染色體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)涉及一系列檢查點(diǎn)，以確保減數(shù)分裂中的每個(gè)步驟在細(xì)胞進(jìn)入下一步之前正確完成。檢查點(diǎn)是一種分子調(diào)節(jié)機(jī)制，它可以暫停細(xì)胞周期，直到下一步能夠順利進(jìn)行為止，如果發(fā)生錯(cuò)誤，它們可以使細(xì)胞自我毀滅。

（圖片來源：Www.pixabay.com）

在減數(shù)分裂中，有很多步驟需要監(jiān)控。體內(nèi)的大多數(shù)細(xì)胞都有兩組染色體，一組來自父親，另一組來自母親。卵子和精子細(xì)胞只有一組染色體，這樣當(dāng)卵子和精子合并時(shí)，受精會(huì)產(chǎn)生一組帶有兩組染色體的胚胎。

當(dāng)同源染色體配對(duì)時(shí)，它們會(huì)組裝一種稱為聯(lián)會(huì)復(fù)合體的結(jié)構(gòu)，將它們固定在一起。此時(shí)，兩條同源染色體通過交換DNA區(qū)段時(shí)改變遺傳結(jié)構(gòu)。然后，聯(lián)會(huì)復(fù)合體分解，同源染色體分離成兩個(gè)子細(xì)胞。

“其中一個(gè)檢查點(diǎn)確保染色體正確接觸，另外一個(gè)監(jiān)測(cè)重組，還有一個(gè)確保染色體附著在將它們分開的中心體上，等等”。

減數(shù)分裂的第二部分涉及染色體的分離。在減數(shù)分裂或有絲分裂開始之前，所有染色體都會(huì)經(jīng)歷復(fù)制，姐妹染色單體會(huì)保持在一起。在有絲分裂期和減數(shù)分裂的第二階段，姐妹染色單體分離進(jìn)入分開的子細(xì)胞中。

在10月4日發(fā)表在Current Biology上的一項(xiàng)新研究中，Bhalla的實(shí)驗(yàn)室研究了一種名為shugoshin（日語(yǔ)“守護(hù)”的意思）的檢查點(diǎn)分子。Shugoshin最初被認(rèn)為是減數(shù)分裂中的重要因子，因?yàn)槠淠軌蛘{(diào)節(jié)姐妹染色單體與著絲粒的結(jié)合。Bhalla的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)它實(shí)際上在減數(shù)分裂中扮演了更廣泛的角色，建立了正確的染色體結(jié)構(gòu)并確保了重組的正常進(jìn)行。

“染色體參與監(jiān)測(cè)他們自己的行為。“當(dāng)你看到細(xì)胞分裂時(shí)，染色體排列和分離，似乎它們是被動(dòng)的，但我們知道它們是積極的參與者，它們的結(jié)構(gòu)有助于此。”

資訊出處：Molecular guardians monitor chromosomes during cell division

原始出處：Tisha Bohr, Christian R. Nelson, Stefani Giacopazzi, Piero Lamelza, Needhi Bhalla. Shugoshin Is Essential for Meiotic Prophase Checkpoints in C. elegans. Current Biology, 2018; DOI: 10.1016/j.cub.2018.08.026